راهنمای جامع فیزیک/انواع انرژی

انرژی چیست؟

انواع انرژی

بقای انرژی و بقای جرم-انرژی

اشکال مختلف انرژی

به طور کلی، انواع مختلف انرژی را می‌توان به دو نوع تقسیم کرد: انرژی پتانسیل و انرژی جنبشی. زمانی که هیچ نیروی اصطکاکی وجود نداشته باشد، مجموع کل انرژی پتانسیل و انرژی جنبشی یک ذره ثابت باقی می‌ماند. اجازه دهید هر دو تای این مفاهیم را تعریف کنیم.

انرژی پتانسیل

انرژی پنهان ذخیره شده در هر سیستم فیزیکی به دلیل موقعیت خاصی که در یک محیط دارد و هم چنین ساختار و نیروهایی که به آن اعمال می‌شود، را انرژی پتانسیل می‌نامیم. به مانند کمان‌داری که تیر را در کمان قرار داده و زه آن را کشیده، و آماده پرتاب تیر است. زمانی که کمان آمادهٔ پرتاب تیر است و زه به دو سوی کمان محکم بسته شده و کشیده شده است، انرژی پتانسیل در زه کمان ذخیره می‌شود. انواع مختلفی از انرژی پتانسیل با توجه به نوع نیروهای در گیر در آن وجود دارد. به عنوان مثال، انرژی پتانسیل گرانشی، انرژی پتانسیل شیمیایی، انرژی پتانسیل الکتریکی، انرژی پتانسیل مغناطیسی و انرژی پتانسیل هسته‌ای، را می‌توان نام برد.

نیروی گرانشی سیارات را در مدار دور خورشید نگه می‌دارد.

انرژی جنبشی

انرژی‌ای است که به یک ذره به واسطهٔ حرکتش، نسبت داده می‌شود. در مثال فوق، وقتی زه کمان رها می‌شود، تیر از کمان خارج شده و انرژی پتانسیل ذخیره شده در آن به انرژی جنبشی تبدیل می‌شود. زه کمان رها شده دارای انرژی جنبشی می‌باشد. بنا بر این، هر ذره در حال حرکت دارای انرژی جنبشی است. به عنوان نمونه‌هایی از انرژی جنبشی می‌توان به انرژی جنبشی چرخشی و انرژی جنبشی ارتعاشی اشاره کرد. به مجموع انرژی‌های جنبشی و پتانسیل، انرژی مکانیکی می‌گوییم.

انرژی شیمیایی

نیروی محرکهٔ قوای بدن انسان، از انرژی شیمیایی به دست آمده از تنفس، تأمین می‌شود. انرژی شیمیایی از سوخت و سازهای اتم‌های بین مولکول‌ها، ناشی می‌شود. از طریق باز آرایی مولکولی، جهان بیو لوژیکی از انرژی به وجود می‌آید. انرژی حاصل از بنزین، مثالی از انرژی شیمیایی است.

انرژی حرارتی

انرژی ترمال یا حرارتی، مجموع کل انرژی‌های جنبشی و پتانسیل اتم‌ها و مولکول‌ها است، که به فرم ماده هستند. انرژی حرارتی به وسیلهٔ دمای سیستم مورد نظر، قابل اندازه‌گیری است. این انرژی، نمودی از انرژی یک ماده است که وابسته به حرکت ارتعاشی، چرخشی، انتقالی و پتانسیل اتم‌ها و مولکول‌ها است.

برج سولار دو واقع در کالیفرنیا، که از دریافت‌کننده مرکزی استفاده می‌کند

انرژی الکتریکی

شکلی از انرژی است که از انرژی پتانسیل بین بارهای الکتریکی ناشی می‌شود و به صورت جریان الکتریکی آزاد می‌شود. هنگامی که شما ترمینال‌های دو سر یک باتری را به یک لامپ متصل می‌کنید، انرژی الکتریکی بین دو قطب، در قالب جریان الکتریکی، که در واقع الکترون‌های متحرک داخل سیم هستند، جاری می‌شود.

انرژی الاستیک

هنگامی که یک کش پلاستیکی را می‌کشید و سپس رها می‌کنید، نیروهای بین اتمی به آن ضربه وارد می‌کنند و سپس آن را به حالت اولیهٔ خود باز می‌گردانند. انرژی الاستیک ذخیره شده به انرژی جنبشی تبدیل می‌شود تا حرکت بر گشت پذیر مورد نیاز برای به حالت اول بر گرداندن کش را تأمین کند.

انرژی هسته‌ای

انرژی حاصل از تبدیل یک جرم هسته‌ای ریز به انرژی را، انرژی هسته‌ای می‌نامند که توسط معادلهٔ مشهور انیشتین تعریف می‌شود. معادلهٔ انیشتین به صورت E = mc2 است که در این معادله E انرژی، m جرم از دست رفته و c سرعت نور است. این انرژی ناشی از ایجاد شکافت‌های هسته‌ای در ایزوتوپ‌های خاص رادیو اکتیویته مانند اورانیوم است. که با شکافتن آن بمب اتمی را می سازند.

انرژی صوتی

هر صدایی که می‌شنوید، نتیجهٔ فشردگی و رقیق شدگی امواجی است که در هوا به صورت صدا نمود پیدا می‌کند. بنا بر این انرژی صوتی ناشی از نوسان مولکول‌های هوا است.

انرژی تابشی

انرژی منتقل شده توسط امواج الکترو مغناطیسی، انرژی تابشی نامیده می‌شود. نور دریافت شده از خورشید، مثالی از انرژی تابشی است. طیف امواج الکترو مغناطیسی گسترده است و از طول موج‌های میلی‌متری تا بسامدهای بالا مانند امواج اشعهٔ گاما را شامل می‌شود. انرژی توسط هر موج الکترو مغناطیسی قابل انتقال است، حال این موج می‌تواند یک موج رادیویی، یک موج مربوط به ناحیه قابل مشاهده توسط انسان و یا موج اشعهٔ ایکس باشد. آن فقط رابطهٔ مستقیمی با فرکانس دارد.

منبع

کتاب فیزیک از آغاز تا امروز نوشته حسین جوادی چاپ دوم شهریور ۱۳۸۷ انتشارات اندرز